(57)【要約】【課題】機械式クラッチを装備した車両で、発進時あるいは低速走行時にも、運転者が操作するアクセル・ペダルにより、円滑なクラッチ制御および速度調節を実行できるようにする。機械系の固有共振周波数（３〜４Ｈｚ）による振動を抑制する。【解決手段】アクセル・ペダルの操作量に対して目標クラッチ・ストロークを第一の演算により設定し、さらにその時点のクラッチ・ストロークに対してクラッチ接続速度を第二の演算により設定して、クラッチ・ストロークをその目標クラッチ・ストロークにゆるやかに接近させるように制御する。この制御系の内部に上記固有共振周波数を除去するフィルタを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセル・ペダル操作量、エンジン回転速度、クラッチ回転速度、およびクラッチ・ストロークを含む情報を入力情報とし、この入力情報を利用して演算したアクセル開度を出力情報とするクラッチ制御装置において、
前記アクセル・ペダル操作量に対する目標クラッチ・ストロークを演算設定する第一の関数演算手段と、クラッチ・ストロークをこの目標クラッチ・ストロークに接近させる時間当たりの変化量を演算設定する第二の関数演算手段とを備えたことを特徴とするクラッチ制御装置。
【請求項２】
前記変化量の情報から動力伝達系の自己共振周波数を含む周波数成分を除去するフィルタ手段を含む請求項１記載のクラッチ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッチ・ペダルの操作を必要としないオートマチック車の改良に関する。本発明は、機械式クラッチを備えた車両の自動クラッチ制御に利用する。本発明は、車両の発進時にもクラッチ・ペダルを利用することなく、アクセル・ペダルの操作により、エンジン回転速度およびクラッチ・ストロークをともに制御する装置の改良に関する。本発明は、トラックおよびバスなど大型自動車に利用するために開発された装置であるが、その他の車両にも広く利用することができる。本発明は、運転席にクラッチ・ペダルを装備しない車両に実施するために開発された装置であるが、クラッチ・ペダルを備え、クラッチ・ペダルを操作することにより自動クラッチ制御装置をオーバライドすることができる車両にも実施することができる。
【背景技術】
【０００２】
バス、トラックなどの大型車両にも、自動クラッチ制御装置を装備して、変速操作のつどクラッチ・ペダルを踏む必要がないように設計された装置が広く普及した。本願出願人が製造販売する大型車両では、運転席にクラッチ・ペダルを備えているが、走行中の変速操作には、そのつどクラッチ・ペダルを操作する必要がなく、クラッチの切断、変速ギヤの切換え、およびクラッチの接続からなる一連の行程を自動的に実行する装置が利用されている。このような車両も、停車状態から発進するとき、後退走行するとき、あるいは貨物の積み下ろし場などで微速走行する場合などには、クラッチ・ペダルを利用することにより、自動的なクラッチ制御をオーバーライドして運転操作を行うことができるように構成されている。これは、車両の発進時あるいは微速走行時には、クラッチ操作を併用する方が、いろいろな場面で円滑な操作が可能になるとともに、職業的な運転者は、微妙なクラッチ操作を行うことをそれほど不都合に思わないこともその理由の一つである。
【０００３】
大型バスの一部には、湿式クラッチを装備して、発進時にもクラッチ・ペダルの操作を行う必要のない車両も製造されている。湿式クラッチは、一般にクラッチが滑る状態が相応に長く継続することがあっても、クラッチ・ディスクを冷却することによりそれが許容されるように設計することができる。
【０００４】
クラッチ・ディスクを装備した車両で、車両の発進時にもクラッチ・ペダルを操作することなく、演算制御によりクラッチ・ストロークを制御する装置については下記に示すいくつかの技術が知られている。
【特許文献１】特開２００３−１６１１８０号公報（出願人、日産ディーゼル）
【特許文献２】特開平１１−１７３３４８号公報（出願人、ユニシアジエックス）
【特許文献３】特公平４−２５１６７号公報（出願人、いすゞ他）
【特許文献４】特公平４−３６８９１号公報（出願人、いすゞ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
湿式クラッチは構造が複雑であり高価である。それに保守の工数も大きくなる。したがって、走行距離あたりのコストが厳しく論じられる貨物車両には、湿式クラッチはなかなか採用されない。上記［特許文献２］に記載された技術や、同様のサーボ制御を行う改良された技術もいろいろに研究されているが、現在のところ多数の大型車両に、クラッチ・ペダルを全く不要にしたクラッチ制御装置が採用されるような状態ではない。
【０００６】
また車両が坂道発進を行う状態にあるとき、あるいは貨物の積載量が大きいときなどには、エンジンに供給する燃料を多くして必要なトルクを発生させるために運転者はアクセル・ペダルを大きく踏み込むことになる。そのような場合には、クラッチが接合する前にエンジン回転速度が上昇してしまい、円滑なクラッチ操作を行うことができなくなる。
【０００７】
構成が単純であり安価な乾式のクラッチ・ディスクを装備して、運転者が行うアクセル・ペダルの操作にしたがうクラッチの接続制御を実行するには、何らかの形でアクセル・ペダルの操作量にクラッチ・ストロークを対応させなければならない。ところがアクセル・ペダルが踏み込まれると、エンジン回転速度はアクセル・ペダルの操作量に対応する燃料供給量にしたがって大きくなる。アクセル・ペダルを緩やかに踏み込むように操作しても、その操作量に応じてエンジン回転速度が上昇してしまい、その後の円滑なクラッチ接続操作ができないことになる。
【０００８】
上記従来例技術としてあげたものは、いずれもこのような問題点を改良工夫するものということができる。しかし従来例装置はいずれも、クラッチの押し付けトルクを利用してエンジン回転速度を抑えるように制御するものである。つまり車両の負荷によりエンジン回転速度を小さく抑えるように制御するものであって、クラッチが滑っている状態で、エンジン回転を燃料供給により適正に制御するようになっていない。
【０００９】
さらに本願発明者は、上記のような方式をさまざまに試験検討する過程で、クラッチが滑る状態になると動力伝達系が機械的に振動して、クラッチがスムーズな接続状態にならない現象を度重ねて経験した。この現象は運転者がクラッチ・ペダルを操作することができる装置では、振動が発生すると運転者が音響あるいは体感によりこれを検知して、クラッチ・ペダルを踏み直す、あるいはアクセル・ペダルの踏み込み量を浅い方向に操作するなどにより、一時的に振動発生のループを遮断して抑圧させることができる性質のものである。
【００１０】
この現象をさらに詳しく考察すると、車両の動力伝達系には例えば周波数３〜４Ｈｚ（周期０．２５〜０．３３秒）の近傍に、機械的な共振点があることがわかった。そしてエンジンに対して燃料供給量を大きくしておき、その回転速度をクラッチの押し付け力を大きくすることにより制限するように構成すると、この共振周波数における持続的な機械振動が発生しやすいことがわかった。なお上記動力伝達系の機械的な共振周波数の値はそれぞれ機種により異なる。
【００１１】
本発明は、これを改良するものであって、アクセル・ペダルの操作量に対応して、エンジンへの燃料供給およびクラッチ・ストロークをともに制御するとともに、クラッチが滑る状態に制御されているときに、クラッチの接続速度を適正に制御する装置を提供することを目的とする。さらにクラッチが滑る状態にあるときに発生しやすい、持続的な機械振動を回避することができる自動クラッチ制御装置を提供することを目的とする。本発明は、クラッチ・ペダルの操作を伴うことなく、アクセル・ペダルの操作により、クラッチの円滑な接続を制御することができるクラッチ制御装置を提供することを目的とする。本発明は、構造が簡単であり、安価であり、かつ信頼性の高い乾式のディスク・クラッチを利用して、クラッチ・ペダルの操作を伴うことなく、円滑なクラッチ制御を実行することができる装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、アクセル・ペダルの操作量に対応して、エンジン回転速度およびクラッチ・ストロークをともに制御する装置であって、アクセル・ペダルが踏み込まれたときに、クラッチ・ストロークの目標値を関数演算により定め、さらにその目標値に接近させる制御速度を関数制御することを最大の特徴とする。運転者によるアクセル・ペダルの操作により定めるのは「目標値」であって、クラッチ・ストロークそのものではない。さらに、上記課題として説明した動力伝達系の固有機械振動周波数について、そのループ利得が小さくなるように、制御系にその振動周波数を除去するフィルタを挿入することを特徴とする。
【００１３】
すなわち本発明は、アクセル・ペダル操作量（ｘ）、エンジン回転速度（Ｎｅ）、クラッチ回転速度（Ｎｃ）、およびクラッチ・ストローク（Ｓ）を含む情報を入力情報とし、この入力情報を利用して演算したアクセル開度（Ａまたは変更値±ΔＡ）を出力情報とするクラッチ制御装置において、前記アクセル・ペダル操作量（ｘ）に対する目標クラッチ・ストローク（Ｓｏ）を演算設定する第一の関数演算手段（ｆ(ｘ)）と、クラッチ・ストローク（Ｓ）をこの目標クラッチ・ストローク（Ｓｏ）に接近させる時間当たりの変化量（ｄＳ／ｄｔ）を演算設定する第二の関数演算手段（ｇ(Ｓ)）とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
前記変化量（ｄＳ／ｄｔ）の情報から動力伝達系の自己共振周波数を含む周波数成分を除去するフィルタ手段を含む構成とすることが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、アクセル・ペダルの操作にしたがって目標クラッチ・ストローク（Ｓｏ）が設定され、さらにクラッチ・ストローク（Ｓ）をこの目標クラッチ・ストローク（Ｓｏ）に接近させるように、クラッチ接続速度（ｄＳ／ｄｔ）が適度に制御されるから、車両の発進時や低速走行時のアクセル・ペダルの操作に対応して、予期しない急激なクラッチ接続が実行されることを回避できる。これにより上記課題として説明した、クラッチを押し付けることによりエンジン回転に負荷をかけ、その回転速度を低下させるような無理な動作を回避することができる。さらにフィルタ手段を用いて、自己共振周波数を含む周波数成分が系を循環することを阻止することにより、機械系が持続的に振動する現象を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図面を参照して本発明実施例装置についてさらに詳しく説明する。図１は本発明実施例装置のブロック構成図である。これは大型車両であってディーゼル機関を搭載した貨物用車両に本発明を実施したものである。エンジン１の動力出力軸にクラッチ２が連結され、このクラッチ２の出力軸に変速機３が連結され、この変速機３の出力軸は車軸に回転動力を伝達するためのプロペラ軸５である。
【００１７】
上記クラッチ２は乾式の機械式クラッチにより構成される。このクラッチ２の機械的な開閉制御はクラッチ・ブースタ６により行われる。クラッチ・ブースタ６へはその駆動エネルギとして空気圧が送られていて、この空気圧の開閉操作は、クラッチ・アクチュエータ８から供給される油圧により実行される。このクラッチ・アクチュエータ８は電気信号により制御される。
【００１８】
上記変速機３は前進７段後退１段のギヤ組み合わせにより構成された、よく知られた装置であり、その変速機３のギヤ切換えは変速制御装置４により機械的に制御される。変速制御装置４にはその切換え制御のための動力源として、車両の空気圧が供給されている。変速制御装置４の内部には、この空気圧により作動する複数の空気圧シリンダ（図示せず）が設けられ、この空気圧シリンダへの空気圧を供給するための開閉弁は電気信号により制御される。
【００１９】
上記変速制御装置４およびクラッチ・アクチュエータ８に供給される電気信号は、変速制御回路１１の一部として設定されたクラッチ制御回路10が発生する。この変速制御回路１１、およびクラッチ制御回路１０はプログラム制御回路を含む論理回路である。本発明のクラッチ制御回路１０の制御論理は、このプログラム制御回路にソフトウエアとして実装されるとともに、この変速制御回路１１の作動に連動して演算実行される。
【００２０】
エンジン１に燃料を供給する燃料ポンプ１３は、エンジン制御回路１２により制御される。このエンジン制御回路１２もプログラム制御回路である。このエンジン制御回路１２および上記変速制御回路１１は、通信バス１４により連結されて、相互に情報を共有するように構成されている。この構成もよく知られた構成である。
【００２１】
変速制御回路１１には入力インターフエイス（Ｉ／Ｏ）を介して、アクセル・ペダルの操作量（ｘ）、エンジン１に設けられた回転センサからのエンジン回転速度（Ｎｅ）、クラッチ２の出力軸に設けられた回転センサからのクラッチ回転速度（Ｎｃ）、プロペラ軸５に設けられた回転センサからの車速（ｖ）、およびクラッチ・ストローク・センサ７からのクラッチ・ストローク（Ｓ）を電気信号として取込み、これらを入力情報とする。そして変速制御回路１１は、本発明に係る制御出力情報として、クラッチの操作量（目標値Ｓｏまたは変更値±ΔＳｃ）を送出する。
【００２２】
ここで本発明の特徴とするところは、アクセル・ペダルの操作量（ｘ）をはじめ、その時点における必要な動作パラメタを取込んでからの制御手順にある。はじめにその制御手順の概要を図２に示すフローチャートにより説明する。
【００２３】
ここでアクセル・ペダルの操作量（ｘ）は、運転者が操作するアクセル・ペダルに連動して発生する電気信号である。ここでは最大踏み込み量に対する百分比（％）で理解する。エンジン回転速度（Ｎｅ）はエンジン１の回転軸に設けられた回転センサからの電気信号である。クラッチ回転速度（Ｎｃ）はクラッチ２の出力軸の回転速度である。クラッチ・ストローク（Ｓ）は、クラッチ・ストローク・センサ７がクラッチの機械的な変位を電気信号として検出する値である。目標クラッチ・ストローク（Ｓｏ）はクラッチ・ストロークを変化させるときの目標値であり、クラッチ・ストロークそのものではない。
【００２４】
すなわち本発明のクラッチ制御では、第一の関数演算
Ｓｏ＝ｆ（ｘ）
により目標クラッチ・ストローク（Ｓｏ）を求め、この目標位置に接近させるようにクラッチ・ストロークを変化させる。図３にこの第一の関数を例示する。図３は横軸がアクセル・ペダルの操作量（ｘ）であり、縦軸がこの関数値（Ｓｏ）である。この関数値（Ｓｏ）はアクセル・ペダルの操作量（ｘ）の小さい領域で緩く、アクセル・ペダルの操作量（ｘ）の大きい領域で急になるように設定されている。これは経験則によるものである。
【００２５】
図２に戻って、さらにその接近させる時間当たりの変化量、すなわち速度（ｄＳ／ｄｔ）を第二の関数演算により設定する。すなわちその時点のクラッチ・ストローク（Ｓ）の値に対して、そのクラッチ・ストロークを接続方向に移動させる速度（ｄＳ／ｄｔ）を
ｄＳ／ｄｔ＝ｇ（Ｓ）
により求める。
【００２６】
さらに本発明の制御装置では、クラッチ・ストローク（Ｓ）の変化量を制御する信号から、高周波成分を除去するフィルタ操作を実行する。このフィルタ操作はこの実施例装置では、制御論理を構成するソフトウエアに設定した。このフィルタ操作により除去する高周波成分は、クラッチを含む動力伝達機械系の固有振動周波数であり、装置の形態によりその周波数はさまざまである。これを例示すると、２．５Ｈｚ以上の周波数成分を除去するローパス・フィルタを設けることになる。これにより、上記固有振動周波数による機械振動が持続する現象を排除することができる。
【００２７】
上記の演算結果にしたがってクラッチ・ストロークをΔＳだけ制御変更する。この動作をクラッチの入力軸と出力軸の回転速度が一致する（Ｎｅ＝Ｎｃ）まで繰り返す。
【００２８】
図５は本発明実施例装置の動作説明用タイムチャートである。このタイムチャートは車両の発進時の各部分の動作を示す。横軸は共通の時間軸であり、クラッチ接続制御動作が開始されてからの経過時間を示す。上段はアクセル・ペダル操作量である。中段はクラッチ・ストロークの値である。下段は回転速度である。すなわち運転者が変速レバーをドライブ位置に設定し、アクセル・ペダルを踏み込んでゆく。アクセル・ペダルが踏み込まれてゆくと、クラッチ・ストロークが変化してクラッチが滑る状態に入る。クラッチを介して動力が伝達され車両が発進し、クラッチ出力軸の回転速度がエンジン回転速度に等しくなったとき（Ｎｃ＝Ｎｅ）、クラッチは完全接続状態になり、以降エンジンの回転力が車輪の駆動回転力として伝達される。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
上記実施例では、本発明が実施される大型貨物車両について説明したが、これは車種を限定するものではなく、本発明の利用可能性はきわめて広範囲である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明実施例装置のブロック構成図。
【図２】本発明実施例装置の動作フローチャート。
【図３】第一の関数演算手段に利用する関数例を説明する図。
【図４】第二の関数演算手段に利用する関数例を説明する図。
【図５】本発明実施例装置の動作を説明するタイムチャート。
【符号の説明】
【００３１】
１    エンジン
２    クラッチ
３    変速機
４    変速制御装置
５    プロペラ軸
６    クラッチ・ブースタ
７    クラッチ・ストローク・センサ
８    クラッチ・アクチュエータ
１０  クラッチ制御回路
１１  変速制御回路
１２  エンジン制御回路
１３  燃料ポンプ
１４  通信バス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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